JP5365046B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、電槽の蓋部内に排気室が形成された鉛蓄電池に関するものである。

モノブロック式の鉛蓄電池 は、全体がほぼ直方体状をなすように形成された電槽本体と該電槽本体の上端の開口部を閉じる蓋部とを有する電槽を備えていて、電槽の内部に、該電槽の長手方向に沿って並ぶ複数のセル室が形成されている。正極板と負極板とをセパレータを介して積層してなる極板群が各セル室内に電解液と共に収容されてセルが構成され、各セル室内のセルが、隣接するセル室内のセルにセル間接続部を通して接続されることにより蓄電池が構成されている。電槽の蓋部には、その長手方向の一端及び他端に位置させて、正極端子及び負極端子が取り付けられている。

この種の鉛蓄電池 においては、各セル室内のガス圧の上昇を防ぐために、各セル室内の圧力を解放し得るようにしておく必要がある。そのため、電解液 の漏出を防ぎながらガスを排出し得る構造の排気栓を各セル室毎に設けたものが広く用いられていたが、各セル室毎に排気栓を設けると、各セル室内から排気栓を通して外部に排出された電解液 のミストがそのまま大気中に散逸してしまうため、定期的に電解液 を補給することが必要になり、メンテナンスフリー化を図ることができない。このような問題を解決した鉛蓄電池として、電槽の蓋部内に排気室を設けて、各セル室内から出た電解液のミストを排気室内に留め、排気室内で液化した電解液を各セル室内に環流させるようにしたものが知られている。

この種の鉛蓄電池においては、特許文献１に示されているように、電槽の蓋部の一部に、該電槽の長手方向の一端と他端との間を延びる中蓋部がその幅方向の一端を電槽の幅方向の一端寄りに位置させて設けられ、中蓋部の上に上蓋部が接合されている。中蓋部及び上蓋部にはそれぞれ上方及び下方に開口した中蓋側凹部及び上蓋側凹部が形成されていて、これらの凹部により、中蓋部と上蓋部との間に空間が形成され、この空間が、仕切り壁により、複数のセル室にそれぞれ対応する複数の排気室に仕切られている。また各排気室と対応するセル室との間を区画する各排気室の底壁部を貫通して流通孔が設けられ、各セル室内のガス圧が上昇した際に各セル室内のガスが、各セル室内に連通している流通孔を通して対応する排気室内に排気されるようになっている。各セル室の底壁部には、流通孔が設けられた部分が最も低くなるように、傾斜がつけられている。

また複数の排気室相互間を仕切っている仕切り壁を貫通させて通気孔が形成され、これにより、複数の排気室内が相互に接続されている。また中蓋部の長手方向の両端にそれぞれ配置された両端の排気室にそれぞれ連通するようにして２つの集中排気室が設けられ、これらの集中排気室は、上蓋部または中蓋部に設けられた排気口を通して外部に連通させられている。各排気室内には、排気されたガスの移動を適宜に妨げる障壁部が形成され、各セル室内から流通孔を通して排気室内に排気されたガスが、障壁部に接触しながら集中排気室に向けて移動していく過程で、ガス中に含まれる電解液のミストを液化させるようになっている。液化させられた電解液は、排気室の傾斜した底壁部を伝って、流通孔からセル室内に環流させられるため、各セル室内の電解液の減少が抑制される。

この種の蓄電池において、各セル室内からのガスの排気と、排気室内で液化した電解液の還流とを行わせるために、各排気室の底壁部に設ける流通孔は、基本的には一つだけあればよいが、流通孔をただ一つだけ設けた場合には、該流通孔が液膜で塞がれた場合に、セル室内からのガスの排気を行うことができなくなるおそれがある。従って、各排気室の底壁部には、流通孔を少なくとも２つ設けておくのが好ましい。

特許文献１に示された鉛蓄電池では、長孔からなる流通孔と、丸孔からなる流通孔との２つの流通孔を並べて設けて、長孔からなる流通孔を排気孔として用い、丸孔からなる流通孔を電解液還流孔として用いている。
特開２００５−１６６３１８号公報

特許文献１に示されているように、排気室の底壁部に、長孔からなる流通孔と、丸孔からなる流通孔との２つの流通孔を設けた場合には、両流通孔の形状及び開口面積が異なるため、電槽が幅方向の一端を下にして倒れた場合に、各流通孔にかかる電解液の水頭圧に差が生じ、また両流通孔に作用する大気圧に差が生じるため、２つの流通孔の間で空気の置換が行われて、セル室内から排気室内に電解液が漏れ出るおそれがあった。排気室内に大量の電解液が漏れ出ると、やがて集中排気室から外部に電解液が漏れ出して周囲を汚損させるので好ましくない。各排気室の底壁部に設ける２つの流通孔を、電槽の幅方向に位置をずらして配置した場合にも同様の問題が生じる。

本発明の目的は、運搬中や使用中に電槽が転倒した場合に、排気室とセル室とを連通させている流通孔から電解液が漏れ出るおそれを無くした鉛蓄電池を提供することにある。

本発明が対象とする鉛蓄電池は、全体がほぼ直方体状をなすように形成された電槽本体と該電槽本体の上端の開口部を閉じる蓋部とを有する電槽を備えている。電槽の内部には、該電槽の長手方向に沿って並ぶ複数のセル室が形成され、各セル室内には、極板群が電解液とともに収容されている。電槽の蓋部の一部には、電槽の長手方向の一端と他端との間を延びる中蓋部がその幅方向の一端を電槽の幅方向の一端寄りに位置させて設けられ、中蓋部の上に上蓋部が接合されている。中蓋部と上蓋部との間には空間が形成されていて、該空間が、複数のセル室にそれぞれ対応する複数の排気室に仕切られ、各排気室と対応するセル室との間を区画する各排気室の底壁部を貫通した流通孔が各排気室ごとに複数設けられている。複数の排気室相互間を仕切っている仕切り壁を貫通させて隣接する排気室相互間を接続する通気孔が形成され、これにより、複数の排気室が相互に接続されている。また少なくとも一つの排気室に連通させて集中排気室が設けられて、該集中排気室が排気口を通して外部に連通させられている。

本発明は、上記のような構成を有する鉛蓄電池において、電槽がその幅方向（短辺方向）の一端を下にして倒れた場合に、各排気室と対応するセル室との間を連通させている流通孔から電解液が漏れ出るのを防ぐことができるようにしたものである。そのため、本発明においては、電槽がその幅方向の一端側の側面を下にして倒れた際に複数の流通孔相互間で空気が置換されて電解液が漏れ出ることがないように、複数の流通孔を同一の形状と同一の大きさとを有するように形成して、該複数の流通孔を電槽の長手方向に延びる直線上に並べて配置する。

上記のように構成すると、電槽がその幅方向（上面の輪郭をなす長方形の短辺方向）の一端側の側面を下にして転倒した際に、複数の流通孔に作用する電解液の水頭圧が同じになり、各流通孔を通して電解液に作用する大気圧が同じになるため、複数の流通孔相互間で空気が置換されて電解液が漏れ出るのを防ぐことができる。

なお電槽がその長手方向の一端側の側面を下にして転倒した場合には、上記の構成が意味を持たないが、通常電槽が外力を受けて転倒する際には、その幅方向の一端側の側面を下にして転倒するのが普通であるから、上記の構成でも支障を来さない。

本発明の好ましい態様では、複数の排気室相互間を仕切っている仕切り壁に設けられた通気孔が中蓋部の幅方向の一端寄りに形成される。また流通孔は、各排気室内に２つ設けられ、各排気室内に設けられた２つの流通孔が左右対称に配置される。各排気室内には、左右対称な形状を有する障壁部が複数個設けられ、複数個の障壁部の間に、各流通孔の近傍の領域と通気孔の近傍の領域との間を接続する屈曲したガス流路が形成される。

上記のように、排気室内に設ける流通孔の配置及び障壁部の構成に対称性を持たせると、電槽の蓋を成形する際に用いる金型の設計を容易にすることができるため、金型のコストを低減して、電池の製造コストを抑えることができる。

上記のように、本発明によれば、電槽がその幅方向の一端側の側面を下にして倒れた際に複数の流通孔相互間で空気が置換されて電解液が漏れ出ることがないように、排気室と対応するセル室とを連通させるために、排気室の底壁部に設ける複数の流通孔を、同一の形状と同一の大きさとを有するように形成して、該複数の流通孔を電槽の長手方向に延びる直線上に並べて配置したので、電槽がその幅方向の一端側の側面を下にして転倒した際に、複数の流通孔に作用する電解液の水頭圧を等しくするとともに、各流通孔を通して電解液に作用する大気圧を等しくして、各セル室内から排気室内に電解液が漏れ出るのを防ぐことができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は本実施形態に係わる鉛蓄電池の外観の一例を概略的に示した斜視図、図２は、同鉛蓄電池の上蓋部を取り外した状態での斜視図である。図１及び図２において、１は鉛蓄電池の電槽で、図示の電槽１は、全体がほぼ直方体状を呈するように形成されて、上端が開口した電槽本体２と、電槽本体２の上端の開口部を閉じる蓋部３とからなっている。図示してないが、電槽１の内部は、仕切壁により、その長手方向の一端から他端側に順次並ぶ第１ないし第６のセル室に仕切られている。

蓋部３の一部には、電槽１の長手方向（図示のＸ方向）に延びる中蓋部４が、その幅方向（Ｙ方向）の一端４ａを蓋部３の幅方向（電槽の幅方向）の一端３ａ寄りに位置させ、幅方向の他端４ｂを蓋部３の幅方向の他端３ｂの手前の位置に位置させ、かつその長手方向の一端４ｃ及び他端４ｄをそれぞれ蓋部３の長手方向（電槽の長手方向）の一端３ｃ及び３ｄに位置させた状態で設けられている。中蓋部４の上に上蓋部５が載せられている。中蓋部４及び上蓋部５にはそれぞれ、上方及び下方に開口した凹部が設けられていて、これらの凹部により、中蓋４と上蓋部５との間に排気室を形成するための空間が形成されている。

図３は、本実施形態に係わる鉛蓄電池の上蓋部５を外した状態での平面図、図４は、上蓋部５の裏返した状態での平面図である。図４においては、中蓋部４の上に配置されていた上蓋５が、その左右を入換えるように裏返した状態で図示されている。図４に示された上蓋５を中蓋部４の上に配置する際には、図４に示された上蓋５の幅方向の一端５ａ及び他端５ｂがそれぞれ中蓋部４の幅方向の一端４ａ及び他端４ｂに一致した状態で配置され、長手方向の一端５ｃ及び５ｄがそれぞれ中蓋部４の長手方向の一端４ｃ及び４ｄに一致した状態で配置される。中蓋部４の長手方向の両端と蓋部３の中蓋部以外の部分との間には、上蓋部５の厚さ相当分の段差が形成され、上蓋部５を中蓋部４の上に配置して両者を溶着した際に、上蓋部５の上面が蓋部３の上面と面一になるようになっている。蓋部３の幅方向の他端３ｂと中蓋部４の幅方向の他端４ｂとの間の部分には、正極端子６及び負極端子７が取付けられている。

中蓋部４と上蓋部５との間の空間は、中蓋部４側及び上蓋部５側にそれぞれ設けられて、上蓋部５が中蓋部４に溶着される際に相互に接合される仕切り壁８により、第１乃至第６のセル室にそれぞれ対応する第１ないし第６の排気室Ｄ1ないしＤ6に仕切られている。
各排気室と対応するセル室との間を区画する各排気室の底壁部を貫通して２つの流通孔ｈ1及びｈ2が設けられている。本発明においては、２つの流通孔ｈ1及びｈ2が同一の形状（図示の例では円形）と同一の大きさとを有するように形成されて、電槽の長手方向に延びる直線Ｏ1−Ｏ1上に並べて配置されている。図示の例では、２つの流通孔ｈ1及びｈ2が、各排気室を電槽の長手方向に２等分する平面Ｏ2−Ｏ2に対して左右対称に配置されている。

各排気室内で液化した電解液の還流を円滑に行わせるため、各排気室の底面に、流通孔ｈ1，ｈ2側に向って低くなっていくように傾斜が付けられるとともに、各流通孔の開口部の近傍に、液化した電解液を各流通孔に案内するための傾斜面Ｓが形成されている。

上蓋部５側に設けられた仕切り壁８には、上蓋部５の幅方向の一端寄りに位置させて通気孔８Ａを構成する切り欠きが形成され、これにより、一連の排気室Ｄ1ないしＤ6が相互に接続されている。

排気室Ｄ1ないしＤ6のそれぞれの底壁部（中蓋部の底壁部）にはまた、排気室Ｄ1ないしＤ6の長手方向の一端側（中蓋部４の幅方向の一端側）に位置させた状態で、電槽内の第１のセル室ないし第６のセル室にそれぞれ連通した円筒状の電解液 注入口Ｈ1ないしＨ6が形成されている。

上蓋部５の排気室Ｄ1ないしＤ6の天井部を構成する部分には、該排気室の長手方向の一端側（上蓋部５の幅方向の一端側）に位置させた状態で、円筒状の突起Ｐ1ないしＰ6が形成されている。突起Ｐ1ないしＰ6は、上蓋部５が中蓋部４の上に配置されて両者が溶着される際に、それぞれの下端が中蓋部４に設けられた電解液注入口Ｈ1ないしＨ6の上端開口部に溶着されて、電解液注入口Ｈ1ないしＨ6を塞ぐように設けられている。

各排気室内には、中蓋部４側及び上蓋部５側にそれぞれ設けられて、上蓋部５が中蓋部４に溶着される際に相互に接合される複数の障壁部９，９′〜１１，１１′が設けられ、これらの障壁部の間に、流通孔ｈ1，ｈ2の近傍の領域と通気孔８Ａの近傍の領域との間を接続する屈曲したガス流路が形成されるようになっている。

図示の障壁部９，９′は、ほぼＬ字形に形成されて、各排気室のコーナ部に配置されている。障壁部９，９′は、各排気室を電槽の長手方向に２等分する平面Ｏ2−Ｏ2に対して左右対称に配置され、これらの障壁部の内側に各排気室の底壁部の流通孔ｈ1，ｈ2が開口させられている。障壁部９，９′は、それぞれの一辺が平行に配置され、これらの辺の間に細隙状のガス流路ｇaが形成されている。

また障壁部１０は、ヘの字形に屈曲された形状に形成されて、上記ガス流路ｇaの出口の前方に、その凹側を細隙状ガス流路ｇa側に向けて配置されている。この障壁部１０も、各排気室を電槽の長手方向に２等分する平面Ｏ2−Ｏ2に対して左右対称に配置されている。

障壁部１１，１１′は、平板状に形成されて、障壁部１０の前方に、障壁部１０の各辺と反対側に傾斜した状態で配置されている。これらの障壁部も、各排気室を電槽の長手方向に２等分する平面Ｏ2−Ｏ2に対して左右対称に配置されている。

本実施形態では、電槽の長手方向の一端側及び他端側にそれぞれ配置された排気室Ｄ1及びＤ6内に集中排気室Ｅa及びＥbが設けられている。図示の例では、上蓋部５の排気室Ｄ1及びＤ6を構成する部分の内側に固定された円筒状の部材により集中排気室Ｅa及びＥbが形成され、これらの集中排気室の下端が排気室Ｄ1及びＤ6内に開口させられている。集中排気室Ｅa及びＥb内の空間は、上蓋部５の長手方向の両端に設けられた溝により形成された排気口ｅa及びｅbを通して外部に連通させられている。

上記の実施形態の鉛蓄電池を組み立てる際には、電槽本体２内の各セル室内に極板群を収容し、セル間を接続した後、蓋部３を電槽本体２の開口部の上に載せて、両者の突き合わせ部を溶着する。次いで、電解液 注入口Ｈ1ないしＨ6から第１乃至第６のセル室内に電解液を注入し、上蓋部５を中蓋部４の上に載せて、上蓋部５と中蓋部４との突き合わせ部を溶着する。

上記のようにして上蓋部５を中蓋部４に取り付けた状態で、上蓋部５と中蓋部４との間に第１ないし第６の排気室Ｄ1ないしＤ6が構成される。第１ないし第６の排気室Ｄ1ないしＤ6は、上蓋５に設けられた通気孔８Ａを通して連通させられる。

上記の鉛蓄電池において、各セル室内のガス圧が上昇した際には、流通孔ｈ1，ｈ2から排気室内にガスが流出して各セル室内の圧力を低下させる。排気室内に流出したガス中に含まれる電解液のミストは、ガスが障壁部により妨げられながら集中排気室Ｅa及びＥbに向けて移動する過程で液化し、液化した電解液は流通孔ｈ1及びｈ2を通してセル室内に還流させられる。

上記のように、２つの流通孔ｈ1及びｈ2が同一の形状と同一の大きさとを有するように形成されて、電槽の長手方向に延びる直線上に並べて配置されていると、電槽がその幅方向の一端側の側面を下にして倒れた際に、２つの流通孔ｈ1及びｈ2が同じ高さの位置に配置されるため、流通孔ｈ1及びｈ2に作用する電解液の水頭圧が同じになり、また各流通孔を通して電解液に作用する大気圧が同じになるため、複数の流通孔相互間で空気が置換されて電解液が漏れ出るのを防ぐことができる。

また上記の実施形態のように、各排気室内に設ける流通孔ｈ1,ｈ2の配置及び障壁部の構成に対称性を持たせると、電槽の中蓋部及び上蓋部を成形する際に用いる金型の設計を容易にすることができるため、金型のコストを低減して、電池の製造コストを抑えることができる。

本発明の一実施形態に係わる鉛蓄電池の斜視図である。 同実施形態に係わる鉛蓄電池の上蓋部を外した状態での斜視図である。 同実施形態に係わる鉛蓄電池の上蓋部を外した状態での平面図である。 同実施形態に係わる鉛蓄電池で用いる上蓋部の裏返した状態での平面図であ る。

１ 電槽
２ 電槽本体
３ 蓋部
４ 中蓋部
５ 上蓋部
８ 仕切り壁
８Ａ 通気孔
Ｄ1〜Ｄ6 排気室
Ｅa，Ｅb 集中排気室
ｈ1，ｈ2 流通孔
９，９′ 障壁部
１０ 障壁部
１１，１１′ 障壁部

Claims (2)

1. 全体がほぼ直方体状をなすように形成された電槽本体と該電槽本体の上端の開口部を閉じる蓋部とを有する電槽を備えて、前記電槽の内部には該電槽の長手方向に沿って並ぶ複数のセル室が形成され、前記蓋部の一部には、前記電槽の長手方向の一端と他端との間を延びる中蓋部がその幅方向の一端を前記電槽の幅方向の一端寄りに位置させて設けられ、前記中蓋部の上に上蓋部が接合されて、前記中蓋部と上蓋部との間に形成された空間が、前記複数のセル室にそれぞれ対応する複数の排気室に仕切られ、各排気室と対応するセル室との間を区画する各排気室の底壁部を貫通した流通孔が各排気室ごとに複数設けられ、前記複数の排気室相互間を仕切っている仕切り壁を貫通させて隣接する排気室相互間を接続する通気孔が形成され、少なくとも一つの排気室に連通させて集中排気室が設けられて、該集中排気室が排気口を通して外部に連通させられている鉛蓄電池において、
   前記電槽がその幅方向の一端側の側面を下にして倒れた際に複数の流通孔相互間で空気が置換されて電解液が漏れ出ることがないように、前記複数の流通孔は同一の形状と同一の大きさとを有するように形成されて、前記電槽の長手方向に延びる直線上に並べて配置されていること、
   を特徴とする鉛蓄電池。
2. 前記複数の排気室相互間を仕切っている仕切り壁に設けられた通気孔は前記中蓋部の幅方向の一端寄りに形成され、
   前記流通孔は各排気室内に２つ設けられ、
   各排気室内に設けられた２つの流通孔は左右対称に配置され、
   各排気室内には、左右対称な形状を有する障壁部が複数個設けられ、
   前記複数個の障壁部の間に、各流通孔の近傍の領域と前記通気孔の近傍の領域との間を接続する屈曲したガス流路が形成されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
   

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